DE2631401A1

DE2631401A1 - Kunststoffbauteil mit textil-armierung

Info

Publication number: DE2631401A1
Application number: DE19762631401
Authority: DE
Inventors: Ruthard Marowsky
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-07-13
Filing date: 1976-07-13
Publication date: 1978-01-19

Description

Kunststoffbauteil mit Textil-Armierung
Die Erfindung betrifft ein mit Textilfäden armiertes, starres Kunststoffbauteil, wie z.B. einen Bootskörper, Teile einer Flugzeugzelle, einen Flugzeugfltlgel, Karosserieteile ftlr Kraftfahrzeuge, z.B. Kotfltigel, mit den weiteren Merkmalen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, derartige Kunststoffbauteile mit Armierungen aus Glasradengeweben und Geweben aus Polyesterfäden zu versehen. Die aushärtbare Grundmasse ist dabei meist ein Polyesterharz; man kann auch Epoxyharze verwenden. Zum Zweck der Armierung vorbekannte Textilgewebe aus Polyesterfäden bestehen beispielsweise aus unter den Warenzeichen "Diolen" oder "Trevira" verfügbaren Werkstoffen.
Trotz der weiten Verbreitung solcher armierter Kunststoffbauteile sind eine Reihe von Nachteilen solcher Zusammensetzungen noch nicht Uberwunden worden. So hat Glas ein so hohes spezifisches Gewicht, daß beispielsweise Bootsrümpfe aus glasfaserverstärkten Polyesterharzen bei gleicher Festigkeit ein höheres Gewicht haben als Rtlmpfe aus Stahl oder Aluminium. Der Grund darur ist, daß Glas bezogen auf das spezifische Gewicht eine außerordentlich geringe Reißfestigkeit hat. Hier ist die Verwendung von Polyesterfäden als Armierung günstiger, wobei aber zu bedenken ist, daß Polyesterfäden zu gewissen Ermüdungserscheinungen neigen und außerdem auch ein recht hohes spezifisches Gewicht haben - wieder im Verhältnis zur Reißfestigkeit, Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß man dann, wenn man als Armierungsgewebe ein Mischgewebe aus Polyesterfäden und Fäden aus einem aroma tischen Polyamid verwendet, Festigkeitgwerte zu erreichen sind, die so hervorragend sind, wie dies nur bei Verwendung der allerdings sehr teueren aromatischen Polyamide möglich ist, und dabei etwa auf der Babies des gleichen Preises für das Bauteil ausgeht. Es ist z.Zt. nicht bekannt, warum man praktisch einen Teil der sehr teueren Fäden aus aromatischen Polyamiden durch Polyesterfäden ersetzen kann, dabei aber trotzdem die an sich nachteiligen Eigenschaften von Polyesterfäden praktisch nicht ins Gewicht fallen.
In besonders zweckmäßiger weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, das Mischgewebe in beiden Fadensystemen, d.h. in Kette und SchuB, hinsichtlich der Anteile beider Fadenarten und in der Fadenfolge gleich aufzubauen Man erhält auf diese Weise in allen Richtungen in der Ebene des Bauteiles gleiche Festigkeitseigenschaften. Hier tritt wieder ein z.Zt. nicht begründbarer Effekt auf: Wenn man bei Verwendung von Glasgeweben oder Polysstergeweben Kette und Schuß gleich aufbaut, dann erhält man beim fertigen Bauteil in der Kettrichtung und in der Schuß richtung wohl gleiche Eigenschaften, aber in den dazwischen liegenden Richtungen andere Eigenschaften. Geht man nach der Erfindung entsprechend Anspruch 2 vor, sind auch dann in der Ebene des Bauteiles homogene Belastungsfähigkeiten festzustellen, wenn raummäßig etwa die Hälfte der verwendeten Fäden aus Polyester besteht und die andere Hälfte aus aromtischen Polyamiden aus der Gruppe der sog. Aramide".
Mit besonderem Vorteil läßt sich die Erfindung anwenden, wenn man an die Biegefestigkeit einer armierten Kunststoffplatte in den beiden senkrechten Flächenrichtungen unterschiedliche Ansprüche stellt, wie z.B. beim Bootskörper eines Wildwasserkanus: Es besteht praktisoh keine Gefahr, daß ein solcher Bootskörper von innen nach außen ausgebeult wird, während ein Einbeulen von außen nach innen wegen der häufigen Kollisionen stets zu befttrchten ist, wenn man nicht - in bekannter Weise - entsprechend große Materialstärken und entsprechende Armierungsgewichte einsetzt. Hier ergibt sich eine überraschende Lösung, wenn man nach Anspruch 3 vorgeht: Wieder ist die Festigkeit in der Ebene der Bootshaut unabhängig von der Richtung von Kettfäden und Schuß fäden gleich; die Bootshaut läßt sich von außen praktisch Uberhaupt nicht eindellen, während man das von innen schon kann.
Da aber eine Eindellung von innen nach außen nicht befürchtet werden muß, kann man die Bootshaut außerordentlich dünn auslegen. Dadurch ergibt sich ein äußerst erwünschter Gewichtsvorteil.
Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Gewebes aus Kettfäden und Schußfäden, und Fig. 2 schematisch einen Schnitt durch einen zweischichtig aufgebauten Sunstßtoffkdrper nach einer Ausführungsform der Erfindung.
Bei der folgenden Erörterung der Erfindung wird davon ausgegangen, daß beispielsweise die Herstellung von Bootsrümpfe und anderen Kunststoffbauteilen mit Gewebearmierung vorbekannt ist. Im vorliegenden Falle wird in einer AuarUhrung der Erfindung bei Verwendung von nur einem Gewebe zur Armierung eines Kunststoffkörpers ein Gewebe aus Kettfäden und Schuß fäden gemäß Fig. 1 verwendet, welches sowohl Polyesterfäden als auch Fäden aus einem aromatischen Polyamid enthält. Solche Fäden aus aromatischen Polyamiden sind für die Herstellung von GUrtelreifen bereits vorgeschlagen worden, haben sich aber aus Kostengründen nicht durohsetzen können; die sogenannten Aramide sind bedauerlicherweise außerordentlich teuer; der Kilopreis liegt etwa beim zehnfachen Kilopreis von Polyesterfäden. Bei Verwendung eines Gewebes in beispielsweise Leinenbindung, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, verwendet man beispielsweise sowohl in der Kette a-h wie auch im Schuffadensystem 1-6 einen gleichen Aufbau, indem man z.B. Jeweils alternierend einen Strang a aus Polyesterfäden, dann einen Strang b aus dem Aramid, dann einen Strang c wieder aus Polyester und dann wieder einen Strang d aus Aramid usw. usw. verwendet. Sinngemäß gilt für das Schußradensystem 1-6 dasselbe. Das Schußfadensystem und das Kettfadensystem sind also hinsichtlich Aufbau und hinsichtlich Verteilung auf die beiden Werkstoffe gleich.
In Fig. 2 ist stark schematisiert ein Kunststoffbauteil im Schnitt dargestellt, wie es beispielsweise für solche Anwendungen zweckmäßig ist, bei denen das Bauteil senkrecht zur Fläche unterschiedlich stark auf Durchbiegung beansprucht wird. Bei der Herstellung eines solchen Baukörpers mit z.B. zwei Armierungsgeweben geht man so vor, wie dies in Anspruch 3 beschrieben ist: Es sind hier zwei verschiedene Gewebe lagen vorgesehen, wobei diejenige Gewebelage, die sich auf der gegen Ausbeulen zu schUtzenden Seite befindet, die also stärker auf Zug beansprucht wird, einen höheren Anteil an Aramidfäden aufweist als das andere Gewebe.
Selbstverständlich ist es auch möglich, mehr als zwei verschiedene Gewebe zu verwenden. Man kann auch zwei gleiche Gewebe verwenden, in welchem Falle man allerdings hinsichtlich der Durchbiegungsrichtung einen homogenen Werkstoff erhält.
Wie eingangs bereits erläutert wurde, ist z.Zt. nicht erkennbar, warum man offensichtlich ohne wesentlichen Nachteil im Vergleich zu einem nur mit Aramiden armierten Kunststoffbauteil einen erheblichen Teil der Aramide durch Polyesterfäden ersetzen kann, die für sich erheblich weniger zugfest sind als Aramidfäden. Die Erfindung gestattet es mithin, die an sich zu erwartenden hervorragenden Zugeigenschaften und Dehnungseigenschaften der Aramidfasern zu verwenden, ohne daß man voll mit den Nachteilen des hohen Preises für diesen Werkstoff belastet wird.
PatentansrUche

Claims

P a t e n t a n 8 p r U c h e Mit Textilfäden armiertes, starres Kunststoffbauteil, insbesondere Bootskörper, Flugzeugbauteil, Karosserieteil (z.B. Kotflügel eines Kfz), bestehend aus in einer aushärtbaren Masse - vorzugsweise Polyesterharz -in Form von Geweben ("Armierung") eingebetteten Textilfäden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe ein Mischgewebe aus Polyesterfäden und Fäden aus einem aromatischen Polyamid (aus der Gruppe der sog.
"Aramide") ist 2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe in beiden Fadensystemen (Kette und Schuß) hinsichtlich der Anteile beider Fadenarten und in der Fadenfolge gleich aufgebaut ist.
3. In den beiden Richtungen senkrecht zu seiner Fläche ungleich belastbares Bauteil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es mehrere Gewebelagen mit unterschiedlichen Anteilen der Fadenarten aufweist, und daß auf der stärker auf Zug beanspruchten Seite ein Gewebe mit gegenUber den (dem) weiteren Gewebe(n) höheren Anteil an Fäden aus dem aromatischen Polyamid liegt.